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二氧化钛-活性炭复合物的制备及表征

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2017年10
月二氧化钛-活性炭复合物的制备及表征
薛燕1朱海燕2周晓东1所旭冬1
(1山西新华化工有限责任公司，山西太原030008)
(2防化学院，北京102205)
摘要：现阶段的二氧化钛-活性炭复合材料一般都具有光催化性，制作原料主要是环氧树脂和二氧化钛，在晶态钛晶体中会发现到二氧化钛和复合材料。

电子显微镜能够扫描到颗粒直径为100nm 左右的粒子，该复合材料能够通过光催化氧化实验检查相关性质，最主要的性质就是光催化活性。

实验表明，二氧化钛-活性炭复合物的吸附和催化效率远胜于纯钛白粉和纯活性炭，可通过对甲基橙溶液的光催化脱色来体现。

为了解决太阳能利用率比较低的问题可以采用二氧化钛与活性炭相互协同的方式。

关键词：二氧化钛；活性炭；复合材料；光催化二氧化钛作用范围非常广泛，能够降解多种污染物和无机小分子，在化工废水、造纸、医药、燃料等处理环节都能有效发挥光催化作用，然而还存在一些缺点，例如回收过程比较复杂、光分子利用效率偏低、太阳能的利用率低等，而使用环氧树脂作为原材料制备的复合材料能够使操作方法变得简单，还能够结合二氧化钛的特殊性质发挥复合材料的光催化性能。

1实验
1.1二氧化钛-活性炭复合物的制备
环氧树脂和二氧化钛环氧树脂，按质量比1：（0.55~0.75）混
合，搅拌后加入辅助固化剂，固化24小时，HZS-25型真空烧结
炉700℃热解，1小时绝缘，冷却后生成二氧化钛-活性炭复合材
料，研磨成粉末。

1.2活性炭的制备
将环氧树脂和固化剂均匀搅拌，固化12小时，然后放入真
空炉中700℃加热1小时。

等炉子冷却之后，将炉中块状物研
磨，可得所需活性炭粉末。

1.3光催化甲基橙溶液实验
将0.2g 纯二氧化钛粉末和0.2g 二氧化钛-活性炭复合物粉
末，0.0038g 活性炭粉末，3份100mL 10mg /L 甲基橙溶液加入
到玻璃（石英）烧杯中，开启后搅拌（WD-9403B UV 分析仪）进
行催化脱色反应，每10分钟取样一次。

通过UV-2000UV-Vis
分光光度计在465nm 处测定甲基橙溶液的吸光度。

2结果与讨论
2.1XRD 分析
通过X -射线衍射仪pertpro MPD （Cu 靶，电压40kV ，电流40mA ）对比分析，锐钛型二氧化钛是复合材料的基本组成成分。

二氧化钛-活性炭复合物制备温度已经超过相转变点（约650℃[3]，但不是金红石型，表明二氧化钛中的掺杂炭颗粒可以
抑制金红石相的形成。

通过分析XRD 光谱，能够发现二氧化钛
在复合材料中占50%以上，除此之外主要成分是不定型碳和二
氧化碳。

2.2显微组织分析样品断口形貌的观察主要在FEI 公司的Quanta200ESEM 环境扫描电子显微镜上进行。

很明显，样品中只有Ti 、O 、C 三种元素。

这与XRD 分析结果相符。

2.3DSC-TG 分析
STA 449c 热分析仪是用来模拟加热二氧化钛在空气中得到其TG DSC 曲线。

根据实验曲线，在200～500℃下有单向质量放热峰，同时降低曲线。

通过燃烧反应的进行过程和燃烧热（放热峰的面积）可以发现，最后碳元素以产物的形式存在，燃烧充分时是CO 2，不充分时是CO 。

2.4光催化分解甲基橙的性能分析
甲基橙溶液的脱色率是可以用吸光度替代的，因为试验中选定的溶度是固定的，所以浓度与甲基橙溶液吸光度成正比。

实验中所用的二氧化钛-活性炭复合物的炭含量为16.9%，控制实验用的炭粉含量为0.338g/l 。

加入二氧化钛-活性炭复合物反应进行一段时间后，能够发现甲基橙溶液的脱色率已经达到了90%以上，这就能够说明
复合材料的光催化性和吸附性比较强。

如果反应进行一段时间后甲基橙的吸附和脱色作用都不够明显，说明二氧化钛的光催化活性还是在光照下催化性能比较强，二氧化钛的脱色率也就很难达到90%。

活性炭的催化效率跟二氧化钛-活性炭复合体相比并不是很强，如果想要影响活性炭的光催化性能可以从二氧化钛的酸碱性质入手，检查可见光对活性炭和复合体的影响。

3结语
以二氧化钛纳米粒子和环氧树脂为原料制备了具有高光催化活性的二氧化钛-活性炭复合物。

热分析（TG DSC ）和X 射线衍射（XRD ）分析显示，存在二氧化钛复合材料。

断口形貌进行了扫描电镜分析，在宏观尺度上，二氧化钛-活性炭复合材料存在较大的裂缝和缝隙。

微观分析表明，颗粒的直径约为100nm 。

第一个小时的脱色率为98.9%，以甲基橙溶液为antia⁃gent ，说明二氧化钛-活性炭复合物的光催化氧化性能良好。

参考文献:[1]周城.活性炭负载二氧化钛复合材料的制备表征及对活性黄印染废水处理研究[D].华中科技大学,2015.[2]赵东方.活性炭负载二氧化钛复合光催化剂的制备及其光催化性能研究[D].河南师范大学,2012.[3]刘亚兰.活性炭纤维负载二氧化钛光催化剂的制备及性能评价[D].东北林业大学,2009.[4]李金火,朱德贵,薛宗岳,郭双全.二氧化钛-活性炭复合光催化材料的制备及表征[J].无机盐工业,2008,(11):28-30.[5]李经.活性炭负载二氧化钛光催化剂的制备、表征及应用[D].天津大学,2005
44。

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二氧化钛无机复合物的制备及其在造纸工业中的应用

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二氧化钛/无机复合物的制备及其在造纸工业中的应用在造纸行业中,大量使用造纸填料一直是人们追求的目标。

相关研究表明,造纸填料的价格约低于纸浆价格的4<sup>7</sup>倍。

使用填料可以减少纸浆的使用,降低生产成本。

在纸张中加入填料,能够改善纸张的印刷性能、书写性能和光学性能。

TiO<sub>2</sub>、wollastonite、kaolin、滑石粉等是造纸行业中常用的造纸填料。

kaolin可以提高纸张的平滑度、不透明度、印刷性能,总体质量优良,价格低,适用于多种纸张。

wollastonite可以提高纸张的白度、填料留着率等。

TiO<sub>2</sub>能有效增强纸张白度、遮盖力、光泽度,是性能最优良的造纸填料,但由于资源紧缺,价格昂贵,仅用于高档纸张及特殊纸张的生产。

本论文从成纸效果及原料成本考虑,提出制备二元复合体系。

选择wollastonite和kaolin为基体,TiO<sub>2</sub>为包覆层,采用气流搅拌法制备了与金红石型TiO<sub>2</sub>性质类似的复合材料,即TiO<sub>2</sub>/wollastonite和TiO<sub>2</sub>/kaolin,使复合物能够部分或全部替代TiO<sub>2</sub>应用于造纸工业中。

首先,在机械力搅拌的作用下将wollastonite浆液分散良好,然后在空气流搅拌的过程中将TiO<sub>2</sub>颗粒沉积到wollastonite表面制备TiO<sub>2</sub>/wollastonite。

FESEM、XRD、UV-vis、FT-IR、白度、耐酸性等测试结果表明TiO<sub>2</sub>已成功沉积到wollastonite表面。

TiO2／活性炭负载型光催化剂的溶胶-凝胶法合成及表征

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中 图分 类 号 ：０６ ３ ４ 文 献 标 识 码 ：Ａ
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Ｔ０ ／ Ｃ负 载 型 光 催 化 剂 ．采用 ｘ射 线 衍 射 、 反射 光谱 、 里 叶 变 换 红 外 光 谱 、 描 电 镜 、 ｉ２Ａ 漫 傅 扫 能量 色 散 谱 和 低 温 液 氮 吸 附 等 对 光催 化 剂 晶相 结 构 、 谱 特 征 及 表 面结 构 进 行 了表 征 光 结果 表 明， ＡＣ可 提 高 ＴＯ 分 散 性 能 ， 低 ＴＯ ｉ２ 降 ｉ２团 聚 体 的尺 寸 ， 抑 并
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二氧化钛复合材料的制备及光催化性能研究黑龙江省巴彦县佳木斯大学 154000摘要本文选用白云母KAl2(AlSi3O10)(OH)2和钛酸丁酯C16H36O4Ti作为原料在水热的条件下制备出了白云母/TiO2复合光催化剂。

通过使用扫描电子显微镜、X射线衍射、红外线光谱分析仪和紫外可见光吸收光谱对其结构进行表征，并研究了复合物的光催化活性。

关键词：白云母/TiO2复合光催化剂；水热合成；光催化1概述1.1 TiO2简介云母是一种表面带有活性基团的层状硅酸铝大分子。

白云母是一种层状矿物，具有高比表面积、强吸附性和良好的化学稳定性。

白云母晶体的切片层可以提供光滑的基底，它的原子级光滑表面易于通过劈开来制备。

为了蛋白质结晶的目的，可以对云母表面进行改性，表面离子可以被各种碱金属离子交换。

改变表面离子对水层的有序性有直接影响，这被称为结构破坏或促进。

除了SFA，表面X射线衍射、原子力显微镜、分子动力学模拟和X射线反射率也被用来确定改性云母及其液体表层的表面结构。

由于白云母的(001)面沿c轴滑动，它可以有两个不同的终端，它们在(010)面上相互成镜像。

二氧化钛是三种不同的多态体：锐钛矿，金红石和板钛矿。

二氧化钛的主要来源和最稳定的形式是金红石。

这三种多态性都可以在实验室很容易地合成。

1.2光催化机理在光照条件下，TiO2表面的超亲水性起因于其表面结构的变化。

在紫外光照射下，TiO2价带电子被激发到导带，电子和空穴向TiO2表面迁移，在表面生成电子空穴对，电子与Ti反应，空穴则与表面桥氧离子反应，分别形成正三价的钛离子和氧空位。

此时，空气中的水解离吸附在氧空位中，成为化学吸附水（表面羟基），化学吸附水可进一步吸附空气中的水分，形成物理吸附层。

2实验步骤2.1酸处理白云母称取5 g白云母放入三口烧瓶中，加入浓度为20%的稀硫酸150 mL，在水浴锅中80℃搅拌25 min，冷却至室温，用去离子水洗涤至中性，且用0.1mol/L氯化钡溶液检测不出SO42-，放在80℃烘箱中干燥备用。

活性炭的制备及其应用

活性炭的制备及其应用

活性炭的制备及其应用活性炭是一种具有极高比表面积和吸附能力的材料，常用于水处理、空气净化、化学分离和催化等领域。

本文将介绍活性炭的制备方法及其应用。

制备方法目前常用的活性炭制备方法有物理法、化学法和物理-化学合成法。

物理法主要是利用碳素材料的微孔结构和表面特性，如煤、木材、石油焦等，在高温或气流气氛下进行无氧热解或碳化，形成孔径0.5-100纳米的孔隙结构，并通过比表面积大、微孔分布均匀等特性，达到很高的吸附性能。

同时还可以利用碳素材料的表面活性，吸附有机物和金属离子等。

这种方法制备活性炭过程简单，成本低，但制备的活性炭的性质不够稳定，有些孔径过大或过小，难以控制活性炭的吸附性能。

化学法是指利用碳素材料表面的化学活性，如氧化、酸碱处理等，在活性炭表面引入含有酸、碱、羧基等吸附基团，增强活性炭的化学吸附性能。

常用的化学制备方法有钝化法、浸渍法、化学气相沉积法等。

其中，浸渍法是最常用的制备方法。

该方法在母体碳素材料中浸渍化学活化剂，如H3PO4、ZnCl2等，然后进行高温碳化，形成孔径0.5-10纳米的孔隙结构。

物理-化学合成法是指在物理法和化学法的基础上，先利用物理方法制备米级原料颗粒，再在化学活化剂作用下，进行分级炭化，形成纳米孔隙结构。

这种方法的精度和控制能力非常高，能制备出具有确定孔径和分布的活性炭，但是制备成本较高。

应用活性炭是一种极为常见的吸附剂，在水处理、空气净化、化学分离和催化等领域广泛应用。

以下是一些活性炭的应用案例。

水处理：活性炭是一种重要的水处理吸附剂，能够有效地去除水中的有机物、氯、药物残留和色素等。

例如，把活性炭包装在过滤器中，可以过滤出净化的饮用水。

活性炭还可以作为水处理过程中的先导步骤，通过吸附和氧化水中的有机物，降低水中的残留物含量，进而进一步处理水。

空气净化：活性炭可以有效去除空气中的甲醛、苯、二氧化碳等污染物，达到净化室内空气的目的。

例如，在新装修过的房子里，可以放置活性炭包吸收甲醛等有害气体。